CN1825933A - 数字水印嵌入设备与数字水印检测设备 - Google Patents

Abstract

一种数字水印嵌入设备，该设备包括用于缩放输入图像信号中至少一个特定频率分量而生成缩放后的图像信号的缩放单元、用于根据水印信息对缩放后的图像信号的相位和幅值中至少一个量进行调节而生成调节后的图像信号的调节单元、用于合并输入图像信号和调节后的图像信号而生成嵌入了水印信息的输出图像信号的合并器。

Description

数字水印嵌入设备与数字水印检测设备

技术背景

技术领域

本发明涉及一种数字水印嵌入设备和一种数字水印检测设备，其作用在于防止对通过诸如记录媒质等途径所提供的数字视频信号的盗版。相关技术的描述

由于诸如数字VTR、DVD(多功能数码盘片)等用于记录与回放数字图像数据的设备以及类似设备的流行，因而提供了大量能由这些设备回放的数字动态图像。多种多样的数字动态图像经由互联网、广播卫星、通信卫星及类似途径的数字电视广播发送，使用户能够享用高品质的数字动态图像。

在数字信号层面对数字动态图像进行高品质复制是容易做到的。因此，如果不对数字动态图像进行某些复制保护或复制控制，则存在无限制地制作数字图像复制品的危险。故而必须阻止数字图像的非法复制，并限制合法用户进行复制的发生次数。因此，提出了一种在每一数字动态图像中加入用作复制限制的附加信息，从而防止非法复制或限制复制的方法。

作为用这样的某种方式将附加信息增加到数字动态图像之上的技术，数字水印是公知的。在数字水印中，将诸如版权所有者或内容用户的身份信息、版权所有者的权利信息、内容的使用条件、使用内容需要的秘密信息、前述复制控制信息或类似(这类信息在下文称作水印信息)信息嵌入音频数据、音乐数据、动态图像数据、静止图像数据或类似的数据的内容中，该信息已转换为数字数据，因此难以察觉。此后在需要时，通过对所述内容中嵌入的水印信息进行检测，可以实现包括使用控制及复制控制在内的版权保护，且该内容的进一步使用是可能做到的。

作为数字水印的传统方法，一种应用了扩频技术的方法为人们所知。在这种方法中，水印信息按下面的顺序嵌入在数字动态图像中：

步骤E1，将图像信号乘以PN(伪随机噪声)序列，进行扩频处理。

步骤E2，对扩频后的图像信号进行频率变换。

步骤E3，通过改变特定频率分量的值，将水印信息嵌入图像信号。

步骤E4，对图像信号进行频率逆变换(也即IDCT)。

步骤E5，对图像信号进行逆扩频处理(将图像信号乘以与步骤E1相同的PN序列)。

按照下面的顺序，对按照以上步骤已嵌入了水印信息的数字动态图像中的水印信息进行检测。

步骤D1，将图像信号乘以PN(伪随机噪声)序列(与步骤E1相同的PN序列)，进行扩频处理。

步骤D2，对扩频后的图像信号进行频率变换(也即DCT)。

步骤D3，通过注意特定频率分量的值，从图像信号中提取嵌入的水印信息。

同时，日本专利特开(KOKAI)公开No.2002-325233(权利要求2与图7)，日本专利特开(KOKAI)公开No.2002-218404(权利要求1与图1)描述了以下技术：根据水印信息，将由输入图像信号中提取的特定频率分量的信号进行幅值调节或相位调节。再将这样一个特定频率分量的信号嵌入在输入图像信号之中，由此将水印信息嵌入于其中；同时，在检测水印信息时，将由输入图像信号中提取的特定频率分量的信号进行幅值调节或相位调节，由之计算出一个在输入图像信号与特定频率分量信号之间的相关值，该相关值用于检测水印信息。

以防盗用为目的，将数字水印用于数字产品时，必须赋予它一种保护水印信息不丢失或不被篡改，并防止一般针对数字产品所发生的蓄意攻击的特性(鲁棒性)。这是因为使数字图像中的水印信息不能被检测、裁剪、缩放(放大/缩小)、旋转等等类似的攻击为人们所熟知。

当输入已遭受这类攻击的图像时，在水印信息的检测中，传统技术通过执行一个对嵌入时步骤E1所使用的PN序列进行估测的步骤来恢复PN序列同步。此后，执行步骤D1至D3，提取嵌入的水印信息。但是，为了仅从图像信号本身中恢复PN序列的同步，必须进行一番搜寻，即用多个备选PN序列尝试检测水印信息，从中选择一个检测效果令人满意的备选序列。为此，引起了算术运算量增多、电路规模增大的问题。

此外，由于图像信号中的水印在缩放或旋转攻击下出现衰减，很有可能即使检测出攻击内容(旋转、缩放等)并运用了针对该攻击的检测方法，仍不能检测出水印。

发明简述

本发明目的在于提供一种数字水印嵌入设备以及一种数字水印检测设备，利用对输入图像信号采取的相位调节与幅值调节，嵌入以及检测水印信息，特别是嵌入和精确检测受到诸如缩放或旋转攻击后衰减的水印信息。

本发明的一方面提供了一种将水印信息迭嵌入输入图像信息的数字水印嵌入设备，该设备包括：一个缩放单元，其被构成为用于缩放输入图像信号中的至少一个特定频率分量，生成缩放后的图像信号；一个调节单元，其被构成为用于按照水印信息，调节缩放后图像信号的相位与幅值中的至少一个量，以生成调节后的图像信号；以及一个合成器，其被构成为用于将输入图像信号与调节后的图像信号进行合成，生成嵌入水印信息的输出图像信号。

附图简述

图1为根据本发明第一实施例的数字水印嵌入设备的框图；

图2为第一实施例中数字水印嵌入步骤的流程图；

图3描述了第一实施例中相位及幅值控制器进行的相移；

图4为根据本发明第二实施例的数字水印检测设备的框图；

图5为第二实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图6描述了相关值的峰值搜索以及第二实施例的水印信息检测举例；

图7为根据本发明第三实施例的水印检测设备的框图；

图8为第三实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图9为本发明第四实施例的水印检测设备的框图；

图10为第四实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图11描述了第四实施例中的相位限定相关法(phase onlycorrelation)；

图12为根据本发明第五实施例的数字水印检测设备的框图；

图13为第五实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图14为根据本发明第六实施例的数字水印检测设备的框图；

图15为第六实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图16描述了第六实施例中输入图像的累加；

图17为根据本发明第七实施例的数字水印检测设备的框图；

图18为第七实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图19描述了第七实施例中第二累加器得到的累加方式的第一个举例；

图20描述了第七实施例中第二累加器得到的累加方式的第二个举例；

图21描述了第七实施例中第二累加器得到的累加方式的第三个举例；

图22为根据本发明第八实施例的数字水印检测设备的框图；

图23为第八实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图24为根据本发明第九实施例的数字水印检测设备的框图；

图25为第九实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图26为第九实施例中输入图像的分割过程；

图27为根据本发明第十实施例的数字水印检测设备的框图；

图28为第十实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图29为根据本发明第十一实施例的数字水印嵌入设备的框图；

图30为第十一实施例中数字水印嵌入步骤的流程图；

图31为根据本发明第十二实施例的数字水印检测设备的框图；

图32为第十二实施例中数字水印检测步骤的流程图；

图33为根据第十二实施例，数字水印嵌入设备中估测单元的第一具体实例的框图；

图34描述了图33中阈值设置单元所设置阈值的变化，它随累加期变化；

图35为根据第十二实施例，数字水印嵌入设备中估测单元的第二具体实例的框图；

图36描述了输入图像的像素忽略(pixel skipping)概念。

发明内容的详细描述

参照附图，给出本发明实施例的详细描述。

第一实施例

图1描述了根据本发明第一实施例的数字式嵌入设备。图1中，要嵌入水印信息的输入图像信号(视频信号)101，例如数字化运动图像或者静止图像，输入到该设备。输入图像信号101可能既包含亮度信号又包括色差信号，或者只包含亮度信号。输入图像信号101输入到缩放单元11、特征采集单元12和水印信息合并器14。

举例来说，缩放单元11为某个频域的数字式滤波器，它以特定的缩放比率，对输入图像信号101进行缩放(放大或缩小处理)。下文将缩放单元11生成的图像信号称作缩放后的图像信号。缩放单元11生成的缩放后的图像信号输入到相位与幅值调节器13的信号输入端。

同时，水印信息102，即要在输入图像信号101中嵌入的数字信息，供给相位与幅值调节器13的调节输入端。通过对从放大/缩小单元11收到的缩放后的图像信号进行按照水印信息102预定的相位调节和幅值调节，相位与幅值调节器13生成调节后的图像信号。例如，如果水印信息102为“0”，相位与幅值调节器13不进行相位调节与幅值调节；而如果水印信息102为“1”，则以预先确定的特定控制量进行相位调节，并以预先确定的特定控制量进行幅值调节。此处，尽管解释为对相位和幅值都进行调节，也有可能仅对其中任一项进行调节。

特征采集单元12采集输入图像信号101的诸如图像活度(activity)等特征，标志着被采集特征的信息输入到相位与幅值调节器13，相位与幅值调节器13按照被采集特征量控制对缩放后的图像信号的相位调节和幅值调节量。具体来说，如果特征量为活动状态，则相位与幅值调节器13进行相位调节和幅值调节的调节参数随活度的增加而增大。进一步地，特征采集单元12是可选的，因此可以省略。

作为嵌入信号，将相位与幅值调节器13生成的调解后的图像信号供给水印信息合并器14，与输入图像信号101合并。相位与幅值调节器13由例如数字加法器实现。

缩放单元11以这种方式生成的缩放后的图像信号，被相位与幅值调节器13进行水印嵌入设备所特有的相位调节和幅值调节。此时，相位调节量与幅值调节量中至少有一个量由水印信息102决定，从而，藉由水印信息合并器14，将水印信息102有效地嵌入到输入图像信号101之中。另外，被嵌入的信号也能按照缩放后图像信号的活度由相位与幅值调节器13进行调节。

缩放单元11与相位与幅值控制器13可以分别为多个信道生成缩放后的图像信号与调节后的图像信号。在这种情况下，多个信道的嵌入信号由水印信息合并器14与输入的图像信号101进行合并。或者，通过向数字水印嵌入设备提供水印检测功能，按照检测到的水印信息的信号强度对嵌入信号的强度进行调节的方法也是一种可以考虑的。进一步地，通过向数字水印嵌入设备提供在数字水印嵌入之后对图像品质降级程度进行检测的功能，按照检测到的图像品质降级程度对嵌入信号的强度进行调节也是可以考虑的。

如此获得的嵌有水印信息102的图像信号103(下文称作嵌入后的图像信号)，由诸如DVD系统等类似的数字式图像记录/重放设备记录在记录媒质之上，或通过类似互联网、广播卫星、通信卫星的传输媒体进行传播。

下面，将借助图2中的流程图，阐释根据本实施例的数字水印嵌入步骤。

首先，需要被嵌入水印信息102的输入图像信号101经缩放单元11与特征提取单元12进行缩放处理和特征采集(步骤S111与S112)。在步骤S111中，输入图像信号101经某个特定缩放比率下的缩放处理，例如放大倍率为0.5的缩小处理。在步骤S112中，采集输入图像信号101的特征，例如图像的活度。

步骤S111生成的缩放后的图像信号，经过特定相位调节量的相位调节与特定幅值调节量的幅值调节中的至少一种调节，且该相位调节量与幅值调节量由相位与幅值调节器13预先确定(步骤S113)。具体来说，相位调节由单个或多个数字式移相器完成，且相位调节量为移相器的相移量。图3描述了相移的一种表象，在本实例中，如同图3(b)所示的那样，仅通过保持图3(a)中所示的缩放后的图像信号的波形而实现。具体来说，幅值调节由单个或多个闭锁电路或数字式乘法器完成。在这种情况下，幅值调节量即为一个调节参数，输入的缩放后的图像信号与该调节参数相乘。

在步骤S113中，缩放后的图像信号的相位调节量和幅值调节量按照步骤S111中输入的特征量控制。具体来说，如果该特征量为活度，则控制参数随着活度的增大而增大。进一步说，相位调节量和幅值调节量按照水印信息102进行控制，该水印信息102即为将要嵌入到输入图像信号101中的数字信息。

在步骤S114中，经过了相位调节和幅值调节的图像信号，由水印信息合并器14，与输入图像信号101合并成为嵌入后的信号。在这种方式下，水印信息102嵌入到输入图像信号101，由此生成嵌入后的图像信号103(步骤S114)。所生成的嵌入后的图像信号103被记录或传播。

接下来，关于由第一实施例的数字水印嵌入设备嵌入的水印信息102，进一步解释用于从嵌入后的图像信号103中检测水印信息102的数字水印检测设备的几个实施例，该嵌入后的图像信号103，通过例如数字式图像记录/重放设备，例如DVD系统，记录在记录媒质之上，或通过传播媒介如互联网、广播卫星、通信卫星等进行传播。

第二实施例

图4描述了根据本发明第二实施例的数字水印检测设备。将图1中所示由数字水印嵌入设备生成的嵌入后的图像信号103，藉由记录媒质或传播媒质，提供给图4中的数字水印检测设备，作为输入图像信号201。输入图像信号201首先经缩放单元21进行缩放(缩小/放大处理)，缩放单元21采用与图1中数字水印嵌入设备的缩放单元11相同的缩放比率进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号。

该输入图像信号201和缩放单元21生成的缩放后的图像信号输入到相关器22，通过诸如互相关和相位限定(phase only correlation，POC)相关等的相关计算，生成相关计算信号。此处，如果缩放计算和相关计算都是线性处理过程，则可以改变缩放单元21和相关器22的排列顺序，从而将缩放单元21安排在相关器22之后。相关计算信号输入到估测单元23，估测单元23对输入图像信号201中嵌入的水印信息进行估测，输出水印信息检测信号202。估测单元23的处理在下文详细阐释。

下面，将用图5所示流程图对根据本实施例的数字水印检测步骤进行解释。

输入图像信号201，即经由记录媒质或传播媒质输入的嵌入后的图像信号，首先经过缩放单元21进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号(步骤S221)。

接着，由相关器22对缩放的图像信号施加诸如互相关、自相关或相位限定相关等的相关运算，生成相关计算信号(步骤S222)。下文将对相位限定相关做详细解释。

接着，通过用估测单元23从相关计算信号中对水印信息进行估测，得到水印信息检测信号202(步骤S223)。如果缩放处理和相关计算处理都是线性处理过程，则可以改变缩放步骤S221与相关计算步骤S222的排列顺序。

下面，参照图6，将阐释步骤S223中估测单元23进行水印信息估测的方法。数字信号“1”或“0”作为水印信息嵌入进输入图像信号201。

首先，得到未经移相的原始相关计算信号与经过图3所示移相后的相关计算信号之间的相关值(互相关值)。图6描述了相关值与相移量之间的关系。观察图6所示相关值的变化情况，峰值出现在相移量的某个特定位置，并由此说明波峰的极性(polar character)即为水印信息。换句话说，如果输入图像信号201受到缩放攻击，则缩放后的图像信号所具有的相移量的值不同于由数字水印嵌入设备提供给该缩放后的图像信号的相移量。进一步说，由于缩放攻击，在某些情况下，波峰起点被移动，并导致了整个波峰位置的平移。因此，在本实施例中，水印信息通过搜索移相前的相关计算信号与相关器22输出的经过移相的相关计算信号之间相关值的波峰而估出，由此输出水印信息检测信号202。

更具体的说，通过用估测单元23连续或逐步地调节相移的起点和相移量，并搜索由此生成的相关值的峰值，根据搜索到的波峰的极性特征估测出水印信息。该相关值的波峰取值或正或负，这由输入图像信号201中所嵌入的水印信息所决定。在图6的情况下，例如，若波峰取值为正，确定水印信息为“1”，而若波峰取值为负，则确定水印信息为“0”。进一步说，例如，通过诸如快速傅立叶变换(FFT)的正交变换对相关值波峰的峰距(pitch of the peak)进行计算，通过算得的峰距计算需要的相移量的方法也是可以考虑的。因此，水印信息201可由估测单元23从受到缩放攻击的图像中检测得出。

同时，还可在相关器22与估测单元23之间加入累加器，对缩放后的图像信号在特定一段时间内进行累加得到累加信号，由之估测得出水印信息。

在这种方式下，根据本实施例，对通过相应地控制数字水印嵌入设备和数字水印检测设备而分离的输入图像和被嵌入信号(水印信息)进行累加，计算得出输入图像信号201的鲁棒(robust)相关值。这样，对输入图像信号201进行的数字水印检测兼具鲁棒性与高检测率。

第三实施例

在根据图7所示本发明第三实施例的数字水印检测设备中，通过记录媒质或传输媒质，将由图1中数字水印嵌入设备生成的嵌入后的图像信号103作为输入图像信号201输入。输入的数字信号201输入到自相关单元24，由之进行自相关计算，生成自相关计算信号。该自相关计算信号经缩放单元21进行放大或缩小处理。

以与图1中数字水印嵌入设备中缩放单元11相同的缩放比率，缩放单元21进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号。若缩放处理与自相关计算均为线性过程，可以改变缩放单元21与自相关单元24的排列顺序，因此，将缩放单元21排在自相关单元24之后。缩放后的图像信号输入到估测单元23，水印信息201由对被嵌入的水印信息进行估测而检测到。由于与第二实施例相同，省略对估测单元23处理过程的解释。

下面，将参照图8中的流程图，阐释根据本实施例的数字水印检测步骤。

首先，该输入图像信号201，即通过记录媒质或传播媒质输入的嵌入后的图像信号由自相关单元24进行自相关计算，由此生成自相关计算信号(步骤S224)。其次，自相关计算信号由缩放单元21进行放大或缩小处理，由此生成缩放后的图像信号(步骤S221)。最后，估测单元23从缩放后的图像信号中估测出水印信息(步骤S223)。如果自相关计算与缩放处理均为线性过程，可以改变自相关计算步骤S224与缩放处理步骤S221的顺序。显然，本实施例得到与第二实施例一致的结果。

通过在缩放单元21与估测单元23之间插入累加器，可以根据从特定的一段时间内对缩放后的图像信号进行累加得到的累加后的信号来估测水印信息。

第四实施例

在根据图9所示本发明第四实施例的数字水印检测设备中，通过记录媒质或传输媒质，将由图1中数字水印嵌入设备生成的嵌入后的图像信号103，作为输入图像信号201输入。数字信号“1”或“0”作为水印信息嵌入到输入图像信号201中。首先通过缩放单元21对输入图像信号201进行缩放，即放大或缩小处理。以与图1中数字水印嵌入设备中缩放单元11相同的缩放比率，缩放单元21进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号。

将输入图像信号201和缩放单元21生成的缩放后的图像信号输入到第一正交变换单元25，经过诸如FFT的第一正交变换，产生缩放后的图像信号和输入图像信号201的正交变换图像信号。将缩放后的图像信号和输入图像信号201的正交变换图像信号输入到复数加法单元26进行复数相加。复数相加得到的结果信号由第二正交变换单元27进行第二正交变换。

此外，可在复数加法单元26的输出级提供幅值压缩器，以对复数相加得到的信号进行幅值压缩处理，再由第二正交变换单元27进行第二正交变换。一种将幅值固定为1并采用幅值的指数对数值的幅值压缩方法是可以想到的。

第二正交变换得到的信号提供给估测单元23。与第二实施例类似，估测单元23得到未经移相的原始信号与经过第二正交变换过程并且该经过第二正交变换后的信号经过图3所示移相过程后得到的信号之间的相关值(互相关值)，并由该相关值估测出水印信息，输出水印信息检测信号202。换句话说，当观察该相关值的转变，波峰出现在相移量的某个特定位置。波峰的极性指示着水印信息。进一步说，通过例如FFT来计算相关值波峰的峰距，从而由算得的峰距计算出需要的相移量的方法是可以考虑的。以这种方法，通过估测单元23对水印信息的估测，即使对遭受诸如缩放攻击的图像，也能获取其水印信息检测信号202。

下面，借助图10流程图，阐释根据本实施例的数字水印检测步骤。

首先，所述输入图像信号201，即由记录媒质或传播媒质输入的已嵌入水印信息的图像信号，经放大/缩小单元21进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号(步骤S221)。接着，该输入图像信号201和缩放后的图像信号由第一正交变换单元25进行诸如FFT的第一正交变换(步骤S225)。接着，经过第一正交变换后的输入图像信号与缩放后的图像信号，即正交变换后的两个图像信号，由复数加法单元26进行复数相加(步骤S226)。

接着，由第二正交变换单元27对复数相加后得到的信号进行第二正交变换(步骤S227)。第二正交变换与第一正交变换相同或为其逆变换，在这种情况下，例如，若第一正交变换为FFT，则第二正交变换为FFT或逆FFT。

接着，估测单元23由第二正交变换得到的信号对水印信息进行估测(相位限定相关法)，并生成水印信息检测信号202(步骤S223)。在估测步骤S223中，通过对相位限定相关值进行相移同时搜索波峰来估测水印信息。当观察相位限定相关值的转变时，波峰出现在相移量的某个特定位置，这一波峰的极性表示水印信息。

相位限定相关法

第一正交变换单元25、复数加法单元26、第二正交变换单元27(步骤S225、S226、S227)进行的相关值计算步骤成为相位限定相关法。参照图11的阐释，相位限定相关法是一个计算原始图像(已配准图像)信号203与要被比较的输入图像信号201之间相关值(相似性)的步骤。首先，通过傅立叶变换数学处理，将已变换为数字信号的已配准图像信号203分为幅值信息203A(对比度数据)与相位信息203B(图像轮廓数据)。同样地，通过傅立叶变换数学处理，将已变换为数字信号的输入图像信号201分为幅值信息201A(对比度数据)与相位信息201B(图像轮廓数据)。

其次，将被分割的已配准图像信号203的相位信息203B进行幅值压缩。这是将被分离的已配准图像信号203的相位信息203B与输入图像信号201的相位信息201B进行对比。换句话说，仅用相位信息进行图像相关处理，而不用已配准图像信号203及输入图像信号201中的不包含形状信息的幅值信息。对于幅值压缩步骤，例如，幅值固定为1。类似地，对被分离的输入图像信号201的相位信息201B进行幅值压缩。

最后，已配准的图像信号203和输入图像信号201中的相位信息203B和201B经复数相加，产生复数相加图像信号204，复数相加图像信号204经逆傅立叶变换得到图像相关信号205。这样一种相位限定相关与已有的采用幅值信息的二维相关法和特征采集方法完全不同，具有不易受干扰的鲁棒性与不会出现大的错误的特点。

正交变换的计算量

下面，以用FFT作为第一正交变换为例，阐释第一正交变换的计算量。假设输入图像信号201中的一幅图像为N行×M列，FFT的计算量(在这种情况下，二维FFT)用下式表达：

$\frac{1}{2}\×N\×(\mathrm{LogM}+\mathrm{LogN})---\left(1\right)$

这里，为了在本实施例中应用三次正交变换(对两个图像的两次第一正交变换以及该第二正交变换)，需要下面的计算量，

$\frac{3}{2}\×N\×M\×(\mathrm{LogM}+\mathrm{LogN})---\left(2\right)$

因此，在本实施例中，通过由输入图像信号201，即嵌入后的图像信号生成缩放后的图像信号，并由第一正交变换单元25、复数加法单元26及第二正交变换单元27获取输入图像信号与缩放后的图像信号之间的(仅限于相位的)相关值，来估测出水印信息。在这种情况下，由于相关值的波峰可以在变换相位同时进行相关值计算而搜索得出，可以很容易地从经过诸如缩放攻击的嵌入后的图像信号检测出水印信息。

第五实施例

图12所示根据本发明第五实施例的数字水印检测设备，调换了图9所示本发明第三实施例的数字水印检测设备中缩放单元21与第一正交变换单元25的位置。输入图像信号201由第一正交变换单元25进行第一正交变换，然后由缩放单元21进行放大或缩小处理。在复数加法单元26中，以与第三实施例类似的方法，对缩放后的图像信号的正交变换后的图像信号以及输入图像信号201的正交变换后的图像信号进行复数相加。如同第四实施例一样，可以在复数加法单元26的输出级提供幅值压缩器，对复数相加后的结果信号进行幅值压缩处理，再将幅值压缩处理得到的信号可以经第二正交变换单元27进行第二正交变换。

图13为示出本实施例中数字水印检测步骤的流程图。由于只调换了图10中第一正交变换步骤S225与缩放步骤S221的位置，故省去其详细解释。

根据本实施例，在作为嵌入后的图像信号的输入图像信号201经过正交变换后，生成缩放后的图像信号。该被嵌入的图像信号的缩放后的图像信号和正交变换后的图像信号被施加相位限定相关法，由相位限定相关值估测和检测出水印信息。由于缩放处理和正交变换处理均为线性过程，处理结果不因这样的顺序调换而改变。借助减小计算量的处理顺序可以达到减小计算量的目的。

第六实施例

根据图14中所示本发明第六实施例的数字水印检测设备，首先，输入图像信号201由第一累加器28在预先确定的一段累加时间内进行累加，由此生成第一累加后的信号。生成一个第一累加后的信号之后，第一累加器28复位，重新进行下一次累加。

第一累加器28生成的第一累加后的信号由缩放单元21进行缩放，生成缩放后的图像信号。缩放单元21为数字滤波器，它执行与图1所示数字水印嵌入设备中缩放单元11相同缩放(以与嵌入时相同的缩放比率)。第一累加信号和缩放单元21生成的缩放后的图像信号经由第一正交变换单元25进行的诸如FFT的第一正交变换，并由复数加法单元26进行复数相加。换句话说，对输入图像信号201的正交变换图像信号与缩放后的图像信号的正交变换图像信号进行复数相加。

复数相加之后，该信号由第二正交变换单元27进行第二正交变换。第二正交变换或与第一正交变换相同，或为第一正交变换的逆变换。例如，若第一正交变换为FFT，第二正交变换为FFT或逆FFT。进一步说，与第四实施例相同，可在复数加法单元26的输出级提供幅值压缩器，对复数相加后的结果信号进行幅值压缩。于是，将幅值压缩处理得到的信号由第二正交变换单元27进行第二正交变换。估测单元23从第二正交变换得到的数据估测出水印信息，由此生成水印信息检测信号202。

下面，借助图15中的流程图，阐释根据本实施例的数字水印检测步骤。

首先，输入图像信号201，即嵌入后的图像信号，由第一累加器28进行累加(步骤S228)。在步骤S228中，在一小段时间例如几条图线、一个图场(field)、几个图场、一个或几个帧内对输入图像信号201进行累加，输出第一累加信号，故图像特征不会发生大的改变。

第一累加步骤S228中得到的第一累加后的信号由缩放单元21进行缩放处理(步骤S221)。

第一累加后的信号和缩放后所得到的缩放后的图像信号由第一正交变换单元25进行诸如FFT的第一正交变换(步骤S225)。

正交变换处理后的信号由复数加法单元26进行复数相加(步骤S226)。此处，放大/缩小后的信号的正交变换后的图像信号和输入图像信号201的正交变换后的图像信号进行复数相加缩放。

复数相加后的信号由第二正交变换单元27进行第二正交变换(步骤S227)。第二正交变换或与第一正交变换相同，或为第一正交变换的逆变换。例如，若第一正交变换进行FFT变换，则第二正交变换执行FFT或逆FFT。

估测单元23在对第二正交变换后的数据进行移相的同时搜索相关值的峰值，以估测和检测水印信息(步骤S223)。如果观察相关值的变化，波峰出现在相移量的某个特定位置。波峰的极性表示水印信息。

在这种方式下，根据本实施例，将输入图像信号201进行累加后进行相位限定相关计算。结果，得到了对于输入图像信号201具有鲁棒性的相关值结果，也使兼具高速率以及对输入图像信号201的鲁棒性的数字水印检测得以实现。

第一累加器28

此处参照图16，描述第一累加器28对输入图像信号201进行累加的方法示例。如图16所示，假设输入图像信号201既包含嵌入水印信息的嵌入水印的图像211的信号分量，又包括未嵌入水印信息的无水印嵌入的图像212的信号分量。在这种情况下，第一累加器28在对输入图像信号201进行累加时，计算嵌入水印图像信号分量211与无水印嵌入的图像信号分量212的差值，得到仅包含被嵌入分量的被嵌入图像信号213。若将被嵌入图像信号213用作本实施例的输入信号，则可计算得出对于输入图像信号213具有鲁棒性的相关值结果，使得兼具高的检测速率以及对输入图像信号201的鲁棒性的水印检测得以实现。

下面将结合图19与图20，说明累加器28的累加方式。在以诸如图19所描述的那样将所有图场(或帧)相加作为第一累加器28的累加方式的情况下，可以想到一种以图20和图21所描述的那样对每个图场(或帧)交错进行加减从而周期性地进行加法和减法的方法。这些累加方式的确定与数字水印信息嵌入方采用的水印信息嵌入方式有关，故而增加了水印信息与输入图像信号的相关性。

作为第六实施例的变体，第一累加器28可以加在图4中缩放单元11的前级、图7中自相关单元24或缩放单元11的前级、或图9中缩放单元11的前级。

第七实施例

根据图17描述的本发明第七实施例中涉及的数字水印设备，输入图像信号201首先由缩放单元21进行缩放，即放大或缩小处理。缩放单元21以与图1中数字水印嵌入设备的缩放单元11所用相同的缩放比率进行放大或缩小操作，生成缩放后的图像信号。

输入图像信号201和缩放单元21所生成的缩放后的图像信号输入到第一正交变换单元25进行诸如FFT的第一正交变换。结果产生缩放后的图像信号的正交变换图像信号与输入图像信号201的正交变换图像信号。缩放后的图像信号的正交变换图像信号与输入图像信号201的正交变换图像信号输入到复数加法单元26，由之进行复数相加。

复数相加得到的信号由第二正交变换单元27进行第二正交变换。第二正交变换或与第一正交变换相同，或为第一正交变换的逆变换。例如，若第一正交变换进行FFT，则第二正交变换执行FFT或逆FFT。与第四实施例相同，可在复数加法单元26的前置级提供幅值压缩器，可以对复数相加得到的结果信号进行幅值压缩处理，再由第二正交变换单元27进行第二正交变换。

第二正交变换得到的信号提供给第二累加器29的输入端，由之对输入的信号在某特定的累加期内进行累加，以产生第二累加信号。累加期可选择为例如15秒、30秒或1分钟。第二累加器29在对输入信号在累加期内进行累加以输出第二累加信号时复位。

第二累加信号供给水印信息估测单元23的输入端。估测单元23获取未经移相的原始第二累加信号与经过连续移相的第二累加信号之间的相关值，并搜索相关值波峰，从而估测水印信息并检测之。如果观察相关值的变化，波峰出现在相移量的某一特定位置。此波峰的极性表示水印信息。进一步地，可以考虑一种借助FFT计算，通过计算相关值波峰的峰距得到需要的相移量的办法。在这种情况下，即使输入图像信号201已受到诸如缩放等的攻击，估测单元23仍可检测水印信息，得到水印信息检测信号202。

因此，根据本实施例，可以认为对相关值信号的累加使得相关值计算结果对于输入影像信号201具有鲁棒性，且通过扩展累加期，可实现数字水印检测的高速率以及对于输入图像信号201的鲁棒性。

第二累加器29

在以诸如图19所描述的那样将所有图场(或帧)相加作为第二累加器29的累加方式的情况下，可以想到一种以图20和图21所描述的那样对每个图场(或每帧)交错进行加减，从而周期性地进行加法和减法的方法。这些累加方式的确定与水印信息嵌入方采用的水印信息嵌入方式有关，故而增加了水印信息与输入图像信号的相关性。

以下参考图18描述的流程图，阐释根据本实施例防止无授权复制的步骤。

首先，输入信号201，即通过记录媒质或传播媒质输入的嵌入了水印信息的图像信号，由缩放单元21进行放大或缩小处理，生成缩放后的图像信号(步骤S221)。输入图像信号201和缩放后的图像信号由第一正交变换单元25进行诸如FFT的第一正交变换(步骤S225)。第一正交变换后获得的输入图像信号和缩放后的图像信号，即两个正交变换信号，由复数加法单元26进行复数相加(步骤S226)。

复数相加后得到的信号经第二正交变换单元27进行第二正交变换(步骤S227)。第二正交变换或与第一正交变换相同，或为第一正交变换的逆变换。例如，若第一正交变换进行FFT，则第二正交变换执行FFT或逆FFT。

在与图15中第一累加步骤S228相同的累加期内，第二累加器29将输入图像信号201累加到由第二正交变换得到的信号，生成第二累加信号(步骤S229)。在累加期内的累加之后，第二累加信号一旦输出，第二累加步骤S229复位。

估测单元23由第二累加信号估测水印信息，输出水印信息检测信号202(步骤S223)。在估测步骤S223中，得到未经移相的原始第二累加信号与连续移相后的第二累加信号之间的相关值。通过搜索该相关值的波峰，估测并检测出水印信息。当观察相关值的变化时，波峰出现在相移量的某个特定位置。波峰的极性说明水印信息。

第二累加信号提供到估测单元23的输入端。通过在移相的同时搜索相关值的波峰，估测单元23估测并检测水印信息。当观察相关值的变化时，波峰出现在相移量的某个特定位置，波峰的极性说明水印信息。

第八实施例

图22描述了根据本发明第八实施例的数字水印检测设备，它在图17所示根据第七实施例的数字水印检测设备的第一正交变换单元27的输出端与第二累加器29的输入端之间加入了归一化(normalization)单元30。图23为本实施例中数字水印检测步骤的流程图，它在涉及第七实施例的流程图18中的第一正交变换步骤227与第二累加步骤229之间加入了归一化步骤S230。

因此，根据本实施例，通过对第一正交变换后得到的信号进行归一化(normalizing)和累加，计算得到对于输入图像信号201具有鲁棒性的相关值结果，且通过扩展累加期，使兼具高速率与对于输入图像信号201的鲁棒性的数字水印检测得以实现。

第九实施例

图24描述了根据本发明第九实施例的数字水印检测设备。通过记录媒质或传播媒质，将由图1中数字水印嵌入设备生成的嵌入后的图像信号103，作为输入图像信号201输入到图24中的数字水印检测设备，类似于图1中的数字水印检测设备。

在本实施例中，将分割(division)单元加入到根据图9所示的第三实施例的数字水印检测设备的输入级。分割单元31将输入图像信号201分为至少两个分割后的图像信号。为检测水印信息，分割后的图像信号再由缩放单元21、第一正交变换单元25、复数加法单元26、第二正交变换单元27以及估测单元23进行类似第三实施例的处理。

图25位本实施例中数字水印检测步骤的流程图，它在图10的流程图所示按照第三实施例进行的数字水印检测步骤中加入了分割步骤S231。

根据本实施例，通过分割输入图像信号201来对水印信息进行检测，可以减小第一正交变换单元25和第二正交变换单元27执行的二维正交变换等的输入输出总和，从而使得相位限定相关的计算量得到减少。

可以考虑在分割单元31和步骤S231中将输入图像信号201按每组n(n为1或1以上的整数)行进行分组或按每组m(m为1或1以上的整数)列进行分组。当对输入图像信号按每组n行进行分割时，分割所得到组数的最大值为图像的行数。也可以考虑对输入图像信号201按照每组n＝1行进行分割，并且累积得到数量为该行数的对于图像信号的一维处理结果(一维相位限定相关结果)。类似地，当对输入图像信号201按每组m列进行分割时，分割所得到组数的最大值为图像的列数。也可以考虑对输入图像信号201按照每组m＝1列进行分割，累积得到数量为该列数的对于图像信号的一维处理结果(一维相位限定相关结果)。

相位限定相关如同在第四实施例中已阐述的那样，相位限定相关法是由第一正交变换单元25、复数加法单元26和第二正交变换单元27进行的相关值计算方法(步骤S225、S226和S227)。图26描述了通过分割输入图像信号201而进行的相位限定相关处理步骤的流程图。下面阐释将输入图像信号201分割为两个信号的情况。

首先，输入图像信号201分割为两个分割后的图像信号2011和2012，对它们进行相位限定相关处理。为了由原始的已配准图像2031与需要进行对比的输入图像信号2011计算出它们之间的相关值(相似性)，已配准的数字图像信号2031与2032通过傅立叶变换进行数学处理，分解成为幅值信息2031A、2032A(浓度数据)和相位信息2031B、2032B(图像轮廓数据)。类似地，分割后的数字图像信号2011和2012通过傅立叶变换进行数学处理，分解成为幅值信息2011A、2012A(浓度数据)和相位信息2011B、2012B(图像轮廓数据)。

对已配准的图像信号2031和2032的被分解后的相位信息2031B和2032B进行幅值压缩，这是通过将已配准的图像信号2031和2032的相位信息2031B和2032B与分割后的图像信号2011和2012的相位信息2011B和2012B进行对比而完成的。换句话说，已配准的图像信号和分割后的图像信号之间的相关值的获取仅使用相位信息，不使用不包含形状信息的幅值信息。作为幅值压缩方法，例如，幅值固定为1。类似地，对分解得到的分割后的图像信号2011和2012中的相位信息2011B和2012B进行幅值压缩。

为了产生复数相加图像信号2041，对已配准的图像信号2031的相位信息2031B和分割后的图像信号2011的相位信息2011B进行复数相加，并将复数相加图像信号2041进行傅立叶逆变换由之得到相关值图像信号2051。类似地，为了产生复数相加图像信号2042，对已配准的图像信号2032的相位信息2032B和分割后的图像信号2012的相位信息2012B进行复数相加，并将复数相加图像信号2042进行傅立叶逆变换由之得到相关值图像信号2052。这样一种相位限定相关法与已有的采用幅值信息的二维相关法和特征采集方法完全不同，具有不易受干扰的鲁棒性与不会出现大的错误的特点。

正交变换的计算量

以第一正交变换采用FFT为例，阐释第一正交变换的计算量。如果输入图像信号201为N行×M列，且N行分割为每部分包含n行的k的部分，计算量如下：

$k\×\frac{3}{2}\×n\×M\×(\mathrm{LogM}+\mathrm{Logn})---\left(3\right)$

在这种情况下，设N＝128，M＝512，如果输入图像信号201分为N个部分，进行数量等于行数的一维处理(k＝128，n＝1)，计算量如下：

$k\×\frac{3}{2}\×n\×M\×(\mathrm{LogM}+\mathrm{Logn})$

$=128\×\frac{3}{2}\×1\×512\×(9+0)---\left(4\right)$

比较一下，如果不做这样的分割，即n＝128，k＝1，计算量如下：

$k\×\frac{3}{2}\×n\×M\×(\mathrm{LogM}+\mathrm{Logn})$

$=1\×\frac{3}{2}\×128\×512\×(9+7)---\left(5\right)$

通过将输入图像信号201以这种方式分割为多个信号，可以减少计算量。计算量随着分割得到的组数的增多而减小。

第十实施例

图27描述了根据本发明第十实施例的数字水印检测设备，它在图14所示根据第六实施例的数字水印检测设备的输入级加入了分割单元。像第九实施例那样，分割单元31将输入图像信号201分割为至少两个分割后的图像信号。随后，分割后的图像信号经由第一累加器28、缩放单元21、第一正交变换单元25、复数加法单元26、第二正交变换单元27以及估测单元23进行类似于第六实施例的处理，并由此检测出水印信息。

图28为本实施例的数字水印检测步骤的流程图，它在根据第六实施例的图15中水印检测步骤的流程图中加入了分割步骤S231。

当第一正交变换单元25和第二正交变换单元27对二维图像信号进行诸如正交变换的二维处理时，例如，二维FFT，可以考虑用分割单元31以行为单位分割二维图像，并在对分割后的图像进行次数为该行数的诸如一维FFT的一维处理后，对分割的图像进行累加(accumulating)。

以这种方式，根据本实施例，通过执行将输入图像信号201分割为多个信号的处理，可像第九实施例那样减小相位限定相关法的计算量。

第十一实施例

图29描述了根据本发明第十一实施例的数字水印嵌入设备。在本实施例中，这里只描述与图1中所描述的第一实施例的数字水印嵌入设备的区别。将要嵌入水印信息的输入图像信号101输入到特定频率分量采集单元15、特征采集单元12和水印信息合并器14，且特定频率分量采集单元15的输出信号输入到缩放单元11。

特定频率分量采集单元15包括诸如截止频率已预先确定的高通滤波器或通带中心频率已预先确定的带通滤波器等的某个频域的数字滤波器，从输入图像信号101中采集特定频率分量，例如较高频率分量。特定频率分量采集单元15生成的特定频率分量信号输入到缩放单元11并进行缩放。由于随后的操作与第一实施例相同，省略其详细阐释。

图30为根据本实施例的数字水印嵌入步骤的流程图，它仅在图2的流程图中加入了特定频率分量采集步骤115。详细阐释也相应省略。

在本实施例中，特定频率分量的采集在缩放之前进行。但是，由于这些处理均为线性处理，所以可以改变特定频率分量采集与缩放处理的流程顺序，也就是说，也可以在缩放后进行特定频率分量的采集。

第十二实施例

将要描述的是用于从被嵌入的图像信号103中检测被嵌入的水印信息102的数字水印检测设备的第十二实施例，其中水印信息102由第十一实施例的数字水印嵌入设备所嵌入，并且被嵌入的图像信号103通过诸如DVD系统的数字式图像记录与回放设备记录在记录媒质上，或通过诸如互联网、广播卫星或通信卫星的传播媒质进行传播。

图31所示为本发明第十二实施例的数字水印检测设备，它在图9所示第四实施例的数字水印检测设备中加入了采集单元32。换句话说，由图31描述的数字水印嵌入设备所生成的嵌入后的图像信息103，通过记录媒质或传播媒质，作为输入图像信号201，供给图31中的数字水印检测设备。仅有特定频率的分量通过采集单元32由输入图像信号201中采集。

采集单元32为诸如截止频率已预先确定的HPF或通带中心频率已预先确定的BPF的数字滤波器，它与图31中数字水印嵌入设备的特定频率分量采集单元15有着相同的频域，它从输入图像信号201中采集特定频率分量的信号，例如相对高频分量。采集单元31采集到的特定频率分量信号由缩放单元21进行缩放。由于缩放单元21后的结构与图9中的相同，省略对它们的解释。

图32是描述本实施例的数字水印检测步骤的流程图。它仅在描述第四实施例的数字水印检测步骤的图10中的流程图中增加了采集步骤S232。相应地，详细描述将被省略。

如同第十一和第十二实施例中解释的那样，即使输入图像信号的特定频率分量在进行后续处理前由缩放单元进行了缩放处理，仍得到与第一和第三实施例相同的结果。

在本实施例中，特定频率分量的采集在缩放之前进行，但是，由于这些处理都是线性处理，可以改变特定频率分量采集和缩放处理之间流程的顺序，也就是说，可以在缩放之后进行特定频率分量的采集。

在本实施例中，描述了用相位限定相关法嵌入和检测水印的方法。不过，按照类似的数字水印检测步骤，通过采集特定频率分量，其他的相关方法如互相关法也可用于嵌入和检测数字水印。

将要阐释的是用于第二到第十以及第十二实施例中的水印信息估测单元23的几个实例。

水印信息估测单元的具体例子1

图33中描述的惯用的估测单元23具有阈值设置单元41、水印检测单元42和水印确认单元43。在累加期中，阈值设置单元41从前置的第二累加单元29获得信息，以图34所示方式，依照累加期改变水印信息检测确认的阈值，将之提供给确认单元43。水印检测单元42从前置的第二累加器29接收累加后的信号，并从中检测水印信息，并向水印确认单元43输出水印信息和水印等级(level)(累加后信号峰值振幅的绝对值)。

水印确认单元43依据阈值设置单元41提供的阈值来确认水印检测单元42给出的等级。具体来说，如果水印等级大于或等于阈值，水印确认单元43确认检测到水印信息并输出由水印检测单元42输入的水印信息。同时，如果水印等级低于阈值，水印确认单元43确认水印信息未被嵌入，输出诸如“无水印”的信息。尽管，基本上阈值可随累加期的增长而设置得更小，反之亦然。根据依赖于预确认时间间隔(例如15秒、30秒、1分钟等)的阈值，对于每一预确认时间间隔，或依据进行累加时每种情况下连续改变的阈值，水印确认单元43能够确认出水印信息的存在或不存在。

如上所述，本实施例在不增加水印信息检测的计算量或需要的电路规模的情况下，通过在延长累加期的同时减小水印信息检测的确认阈值而改进了检测能力，因此，增大了水印信息检测的概率。

水印信息估测单元的具体例子2

图35所示一种通常的估测单元23有至少两个水印检测单元51A和51B，它们具有不同的水印检测方法，估测单元23还有水印确认单元53。每个水印检测单元51A和51B独立进行水印信息检测。水印确认单元42确认水印检测单元51A和51B的检测结果是否一致。

水印检测单元51A接收经第二累加器29累加后的信号，采用第一检测方法检测水印信息，并将其输出到水印确认单元53。类似地，水印检测单元51B采用第二检测方法检测水印信息，将其输出到水印确认单元53。水印确认单元53对由两个水印检测单元51A和51B接收到的水印信息进行相互比对，确认它们是否一致。如果是一致的，则确认检测到数字水印，由此直接输出水印信息。另一方面，如果不一致，则确认数字水印未被嵌入，由此输出诸如“无水印”的信息。

例如，若水印检测单元51A以第一检测方法、水印检测单元51B以第二检测方法均检测到“A”，由于两个检测结果一致，最终“A”被检测为水印信息。另一方面，若第一检测方法检测到“B”而第二检测方法检测到“C”，则由于两个检测结果的不同而不能估测出最终水印信息，故确认数字水印未嵌入。在三或更多检测方法的情况下也可以应用与本实施例相同的思想。

因此，在本实施例中，通过几种检测方法下水印信息检测结果的对比，可对水印信息进行精确检测，由此，降低了误检测的概率。数字水印检测中输入图像的像素忽略

借助图36，将阐释数字水印检测设备中对输入图像进行像素忽略的具体例子。在图36的例子中，对输入图像信号201隔列(阴影区域)进行像素忽略，由之，将像素忽略图像信号206确认为后面处理级的新的输入图像信号。通过以这种方式对输入信号201进行像素忽略，可以认为计算得到的相关值的精度下降，但对数字水印的检测仍是足够的，也有效地减小了计算量。当前例子中给出了隔列进行像素忽略的例子，但其他各种进行像素忽略的方法都是可以考虑的，例如对每行、每几列、每几行等进行像素忽略。

基于本发明前述每一实施例的数字水印嵌入处理和数字水印检测处理也可用计算机借助软件实现。具体地说，根据本发明，可以提供使计算机进行前述数字水印嵌入处理或数字水印检测处理的程序。

本领域的技术人员可以不困难地发现其他的优点和变型。故而本发明在其更广的方面并不仅限于本文展示与描述的具体细节和典型实施例。因此，在不脱离所附权利要求及其等价物所阐述的总发明构思的精神或范围的情况下，可以制造出多种变体。

Claims (27)

1.一种在输入图像信号中嵌入水印信息的数字水印嵌入设备，该设备包括：

缩放单元，配置为用于缩放输入图像信号中的至少一个特定频率分量，以生成缩放后的图像信号；

调节单元，配置为用于根据水印信息调节所述缩放后的图像信号的相位和幅值中的至少一个，以生成调节后的图像信号；以及

合成器，用于合并所述输入图像信号与所述调节后的图像信号，以生成嵌入了所述水印信息的输出图像信号。

2.根据权利要求1所述的数字水印嵌入设备，该设备还包括用于采集该输入图像信号的特征量的采集器，且其中的所述调节单元配置为用根据所述特征量的调节参数对所述相位和幅值进行调节。

3.一种用于检测输入图像信号中的水印信息的数字水印检测设备，该设备包括：

缩放单元，配置为用于对嵌入了水印信息的输入图像信号和将所述输入图像信号累加一段时间后得到的第一累加信号中的一种信号进行缩放，从而生成缩放后的图像信号；

相关器，用于通过计算所述输入图像信号与所述缩放后的图像信号之间的相关值来获得相关计算信号；以及

估测单元，配置为用于根据在所述相关计算信号和将所述相关计算信号累加一段时间后得到的第二累加信号中的一种信号中出现的波峰进行水印信息估测。

4.根据权利要求3所述的数字水印检测设备，其中，所述相关器进行互相关计算。

5.根据权利要求3所述的数字水印检测设备，其中，所述相关器进行相位限定相关计算。

6.一种用于从输入图像信号中检测水印信息的数字水印检测设备，该设备包括：

相关器，用于对嵌入了水印信息的输入图像信号进行自相关计算，以得到相关计算信号；

缩放单元，配置为对所述相关计算信号进行缩放，以生成缩放后的图像信号；

估测单元，配置为根据所述缩放后的图像信号和将所述缩放后的图像信号累加一段时间后得到的累加信号中的一种信号中出现的波峰进行水印信息估测。

7.一种用于从输入图像信号中检测水印信息的数字水印检测设备，该设备包括

缩放单元，配置为对嵌入了水印信息的输入图像信号和将所述输入图像信号累加特定一段时间后得到的第一累加信号中的一种信号进行缩放，以生成缩放后的图像信号；

第一变换单元，配置为通过对所述输入图像信号、所述第一累加信号和所述缩放后的图像信号进行正交变换从而获取第一正交变换图像信号以及第二正交变换图像信号；

复数加法单元，配置为将所述第一正交变换图像信号与所述第二正交变换图像信号进行复数相加，以获得复数相加信号；

第二变换单元，配置为将所述复数相加信号进行正交变换或逆正交变换，以获得变换后的复数相加信号；以及

估测单元，配置为根据所述变换后的复数相加信号和将所述变换后的复数相加信号累加一段时间后得到的第二累加信号中的一种信号中出现的波峰对所述水印信息进行估测。

8.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为对所述变换后的复数相加信号的幅值进行归一化并对具有归一化幅值的所述变换后的复数相加信号进行累加，从而生成所述第二累加信号的信号生成单元。

9.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为将所述输入图像信号分割为至少两个分割后的信号的分割单元，其中，所述缩放单元对所述分割后的图像信号中的每一个进行所述输入图像信号的缩放。

10.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，其中，所述估测单元根据按第二累加信号的累加期变化的阈值，通过确认所述波峰的等级来对所述水印信息进行估测。

11.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，其中，所述估测单元通过至少第一和第二检测方法而检测所述水印信息，并在所述第一和第二检测方法给出的检测结果相互一致时确认所述水印信息。

12.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，其中，所述估测单元通过确认所述波峰的极性来估测所述水印信息。

13.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为对所述输入图像信号的像素进行像素忽略的像素忽略单元，且其中所述缩放单元对所述像素忽略后获得的输入图像信号进行缩放。

14.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为对所述输入图像信号的像素进行像素忽略的像素忽略单元，且其中所述第一变换单元对所述像素忽略后获得的输入图像信号进行正交变换。

15.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，其中，所述复数加法单元通过压缩所述正交变换后的图像信号的幅值来进行所述复数相加。

16.根据权利要求7所述的数字水印检测设备，该设备还包括设置在所述缩放单元的前置级或其后置级并配置为采集特定频率分量的采集单元。

17.一种用于从输入图像信号中检测水印信息的数字水印检测设备，该设备包括：

第一变换单元，配置为通过将嵌入了水印信息的输入图像信号和将所述输入图像信号累加一段时间后得到的第一累加信号中的一种信号进行正交变换，从而得到正交变换后的图像信号；

缩放单元，配置为通过缩放所述正交变换后的图像信号，来生成缩放后的图像信号；

复数加法单元，配置为将所述正交变换后的图像信号与所述缩放后的图像信号进行复数相加，以生成复数相加信号；

第二变换单元，配置为将所述复数相加信号进行正交变换或逆正交变换，以产生变换后的复数相加信号；以及

估测单元，配置为根据所述变换后的复数相加信号和将所述变换后的复数相加信号累加一段时间后得到的第二累加信号中的一种信号中出现的波峰对所述水印信息的进行估测。

18.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为通过将所述变换后的复数相加信号的幅值进行归一化并将所述具有归一化幅值的变换后的复数相加信号进行累加，从而生成第二累加信号的信号生成单元。

19.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为将所述输入图像信号分割为至少两个分割后的信号的分割单元，且其中所述缩放单元对所述分割后的图像信号中的每一个进行所述输入图像信号的缩放。

20.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为将所述输入图像信号分割为至少两个分割后的信号的分割单元，且其中所述第一变换单元对所述分割后的图像信号中的每一个进行所述输入图像信号的正交变换。

21.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，其中，所述估测单元根据按照所述第二累加信号的累加期而变化的阈值，通过确认所述波峰的等级来估测所述水印信息。

22.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，其中所述估测单元通过至少第一和第二检测方法检测水印信息，并在所述第一和第二检测方法给出的检测结果彼此一致时确认所述水印信息。

23.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，其中所述估测单元根据确认所述波峰的极性来估测所述水印信息。

24.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为对所述输入图像信号的像素进行像素忽略的像素忽略单元，且其中所述缩放单元对通过所述像素忽略得到的输入图像信号进行缩放。

25.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括配置为对所述输入图像信号的像素进行像素忽略的像素忽略单元，且其中所述第一变换单元对通过所述像素忽略得到的输入图像信号进行正交变换。

26.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，其中，所述复数加法单元通过对所述正交变换后的图像信号进行幅值压缩而进行所述复数相加。

27.根据权利要求17所述的数字水印检测设备，该设备还包括排列在所述缩放单元的前置级或后置级，配置为采集特定频率分量的采集单元。

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